本发明专利技术提供了一种强度2400MPa级预应力钢绞线及生产工艺，其化学成分按质量百分比包括C：0.88～1.02％、Si：0.10～1.30％、Mn：0.30～0.90％、Cr：0.10～0.50％、P≤0.015％、S≤0.010％、Al：0.01～0.08％、V：0.01～0.10％，其余为Fe和不可避免的杂质。通过盐浴等工艺，消除风冷盘条冷速偏低和不均而带来的不良组织和通条性能差异过大问题，实现盘条快速冷却和等温相变，大大提高盘条强度和组织性能的均匀性。偏析为较低水平，组织性能更加均匀，无影响使用的网状碳化物和马氏体等淬火组织，在保证高强度的同时依然保持了良好的塑性。盘条经拉拔、捻股、稳定化处理后，绞线强度分别达到2300MPa或2400MPa以上，可用于生产2300MPa和2400MPa级超高强度预应力钢绞线。
A prestressed steel strand with strength of 2400mpa and its production process
【技术实现步骤摘要】
一种强度2400MPa级预应力钢绞线及生产工艺
本专利技术涉及冶炼
，尤其涉及一种预应力钢绞线。
技术介绍
目前国家主流预应力钢绞线为1860MPa级，从九十年代开始延续使用至今未进行升级换代，且预应力钢绞线市场容量巨大，开发前景广阔。2020年铁道系统将完成高强度预应力钢绞线行业标准的修订，大幅度提高预应力钢绞线的强度级别，预计钢绞线设计级别可提高到2300MPa～2400MPa。提高钢绞线强度的主要意义在于减少轨道梁用钢量及水泥等相关材料的使用量，做到节能降耗，大大减轻轨道梁的重量，向轻量化发展。2019年全年铁路投资总额增至8000亿元，用于高铁基建投资6000亿元，高铁通车里程在5000～6000公里，该类钢使用巨大。目前，主流1860MPa级别的预应力钢绞线所用盘条使用的是或规格YL82B，盘条强度在1160MPa左右。绞线级别由1860MPa提高到2300MPa～2400MPa，强度提高了440MPa～540MPa，相应的原料盘条强度也需要大幅度提高，而对于大规格高碳钢盘条，在大幅度提高强度的同时，还需要保证盘条良好的塑性和组织，生产难度极大。我国现有预应力钢绞线用盘条基本都是斯太尔摩冷却方式的风冷盘条，其索氏体化率不高且盘条冷却时存在搭接点而造成组织性能不均匀，另一方面因风冷的冷却能力有限，很难将盘条强度再大幅度提高，因此，专利技术一种2300MPa～2400MPa级超高强度预应力钢绞线用盘条的生产方法势在必行。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有技术中大规格高碳钢盘条，在大幅度提高强度的同时，还需要保证盘条良好的塑性和组织，生产难度极大的问题，提供了一种强度2400MPa级预应力钢绞线及生产工艺，解决了上述问题。本专利技术提供了一种强度2400MPa级预应力钢绞线，其化学成分按质量百分比包括C0.88～1.02％、Si0.10～1.30％、Mn0.30～0.90％、Cr0.10～0.50％、P≤0.015％、S≤0.010％、Al0.01～0.08％、V0.01～0.10％，其余为Fe和不可避免的杂质。C：是保证盘条强度和组织的化学元素，本专利技术中为保证产品强度，碳含量不低于0.88％，同时为控制连铸坯偏析、控制组织和提高盘条塑性，碳含量不应高于1.02％。Si：在钢中以固溶形态存在，具有极强的强化作用，同时Si具有抑制渗碳体的形成，因此添加0.15～1.30％的Si，以更好的保证盘条强度和控制组织。Mn、Cr、V可提高钢的淬透性，可细化盘条组织和片层结构，提高强度和塑性。Al是有效的脱氧元素，弥散细小的氧化铝和细化组织，但粗大的氧化铝会严重降低盘条拉拔和钢丝疲劳性能。P、S在钢绞线用盘条中属于有害元素，应加以控制。本专利技术所述的一种强度2400MPa级预应力钢绞线，作为优选方式，钢绞线直径为13～14mm。本专利技术提供了一种强度2400MPa级预应力钢绞线生产工艺，包括如下步骤：S1、转炉炼钢：将原料经高炉熔炼为铁水，将铁水脱硫后进行顶底复吹转炉冶炼，转炉控制终点P元素含量≤0.015％，S元素含量≤0.010％；S2、精炼：将钢水送入LF炉精炼进行铝脱氧和高碱度渣系以及超低氧生产工艺，LF炉精炼后的钢水进入RH炉进行真空脱气，RH真空处理时间≥25min，控制钢中O含量≤20ppm，N含量≤80ppm；S3、连铸：采用中间包等离子加热，将钢水浇注温度稳定在0～8℃范围内波动，钢水浇注过热度为16～25℃范围内，利用凸辊动态轻压下，连铸全程采用保护浇注，结合结晶器电磁搅拌、结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌、动态配水相结合的控制手段；S4、轧制：采用一火成材工艺轧制，轧钢过程连铸坯加热温度1000～1220℃，保温2～3h后开轧，轧制速度30～40m/s，过程温度和吐丝温度为850～950℃，吐丝后采用超大功率风机进行控制冷却；S5、盐浴热处理：采用氯化钠、氯化钙、氧化锌、氯化锌和四氯化锆的混合物，混合物其中按重量份，包含10～12份氯化钠、20～22份氯化钙、氧化锌0.2～0.3份、氯化锌0.5～0.6份和0.1～0.2份的四氯化锆进行盐浴；S6、盘条经过酸洗、磷化处理、拉拔及绞合后制成钢绞线。铁水经过KR脱硫或颗粒镁脱硫处理，最大限度降低S含量；转炉出钢采用双渣法吹炼，严格控制转炉出钢下渣量。LF炉精炼采用铝脱氧和高碱度渣系以及超低氧生产工艺，降低钢水中的平衡氧含量；LF精炼后的钢水进RH炉进行真空脱气，进一步提高钢水的纯净度。连铸利用凸辊动态轻压下技术，连铸全程采用保护浇注，结合结晶器电磁搅拌、结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌、动态配水相结合的控制手段，控制中心碳偏析。采用盐浴进行线材索氏体化处理的工业化生产，且所使用的盐浴介质无任何有害于环境或人体的废气、废液等排放，是环保型热处理生产线。盐浴中采用氯化钠、氯化钙、氧化锌、氯化锌和四氯化锆的混合物，通过设置适合于钢绞线的盐浴配方，其中氧化锌与氯化锌混合后附着在钢绞线，氯化锌接触空气中的水分在钢绞线表面形成保护层，耐腐蚀效果以及抗拉伸强度。轧后盘条通过盐浴热处理，盐浴温度为500～600℃，实现盘条近似恒温转变，大大提高了盘条通条组织性能的均匀性，与同成分风冷盘条相比，强度、面缩、组织均匀性能都得到大大提高，盘条索式体化率可达95％以上。本专利技术所述的一种强度2400MPa级预应力钢绞线生产工艺，作为优选方式，步骤S5中，盐浴热处理温度为500～600℃。本专利技术所述的一种强度2400MPa级预应力钢绞线生产工艺，作为优选方式，步骤S6中，酸洗时间≥17～20min。以清洗表面氧化层，防止严重的氧化皮造成盘条表面不光滑，给后续拉拔带来困难，以及氧化层在拉拔的过程中刮伤钢丝表面或压入钢丝内，使生产出的钢丝表面质量及力学性能达不到要求。本专利技术所述的一种强度2400MPa级预应力钢绞线生产工艺，作为优选方式，步骤S6中，磷化处理时间≥5～8min。相对延长的磷化时间以保证盘条表面形成足够致密的磷化模，从而建立其良好的拉拔润滑条件，以降低拉丝模的受损及避免多道次拉拔后润滑条件恶化对拉丝成品的影响。本专利技术所述的一种强度2400MPa级预应力钢绞线生产工艺，作为优选方式，步骤S6中，拉拔次数≥10道；平均每道拉丝的压缩率为16±1％；拉丝模压缩角为10°～11°；优选的定径带长度为钢丝直径的25～35％。降低每道拉丝的压缩率以保证成品钢丝的弯曲性能满足规范要求，降低拉丝模的压缩角度可以降低摩擦系数，从而避免钢丝截面上应力分布及变形不均匀的情况。本专利技术所述的一种强度2400MPa级预应力钢绞线生产工艺，作为优选方式，步骤S6中，拉拔的速度为2.5～3.5m/s。减低拉拔速度以保证拉拔时钢丝有足够的冷却条件及润滑条件。本专利技术所述的一种强度2400MPa级预应力钢绞线生产工艺，作为优选方式，步骤S6中，拉拔所得的边丝直径为5.02±0.03本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种强度2400MPa级预应力钢绞线，其特征在于：其化学成分按质量百分比包括C：0.88～1.02％、Si：0.10～1.30％、Mn：0.30～0.90％、Cr：0.10～0.50％、P≤0.015％、S≤0.010％、Al：0.01～0.08％、V：0.01～0.10％，其余为Fe和不可避免的杂质。/n
【技术特征摘要】
1.一种强度2400MPa级预应力钢绞线，其特征在于：其化学成分按质量百分比包括C：0.88～1.02％、Si：0.10～1.30％、Mn：0.30～0.90％、Cr：0.10～0.50％、P≤0.015％、S≤0.010％、Al：0.01～0.08％、V：0.01～0.10％，其余为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种强度2400MPa级预应力钢绞线，其特征在于：所述钢绞线直径为13～14mm。
3.一种强度2400MPa级预应力钢绞线生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、转炉炼钢：将原料经高炉熔炼为铁水，将铁水脱硫后进行顶底复吹转炉冶炼，转炉控制终点P元素含量≤0.015％，S元素含量≤0.010％；
S2、精炼：将钢水送入LF炉精炼进行铝脱氧和高碱度渣系以及超低氧生产工艺，LF炉精炼后的钢水进入RH炉进行真空脱气，RH真空处理时间≥25min，控制钢中O含量≤20ppm，N含量≤80ppm；
S3、连铸：采用中间包等离子加热，将钢水浇注温度稳定在0～8℃范围内波动，钢水浇注过热度为16～25℃范围内，利用凸辊动态轻压下，连铸全程采用保护浇注，结合结晶器电磁搅拌、结晶器电磁搅拌、凝固末端电磁搅拌、动态配水相结合的控制手段，控制中心碳偏析；
S4、轧制：采用一火成材工艺轧制，轧钢过程连铸坯加热温度1000～1220℃，保温2～3h后开轧，轧制速度30～40m/s，过程温度和吐丝温度为850～950℃，吐丝后采用超大功率风机进行控制冷却；
S5、盐浴热处理：采用氯化钠、氯化钙、氧化锌、氯化锌和四氯化锆的混合物，混合物其中按重量份，包含10～12份氯化钠、20～22份氯化钙、氧化锌0.2～0.3份、氯化锌0.5～0....
【专利技术属性】
技术研发人员：苏永华，胡所亭，石龙，牛斌，班新林，高策，周勇政，马林，陈胜利，白鸿国，苏伟，赵体波，刘吉元，葛凯，高永彬，徐凯，周成顺，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司，中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，中国铁路经济规划研究院有限公司，中国铁路设计集团有限公司，青岛特殊钢铁有限公司，浙锚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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